影响低铅古彩大绿颜料性能因素的研究

2021-09-09吴元发李亚萍詹建平

中国陶瓷工业 2021年4期

吴元发，李亚萍，张璞，詹建平，刘萱

(1.中国轻工业陶瓷研究所，江西景德镇 333000；2.赣南师范大学，江西赣州 314000)

0 引言

古彩瓷是景德镇四大传统名瓷之一，主要是红、黄、绿、蓝、紫五种色彩。其中，绿色颜料是古彩最常用装饰颜料之一[1-2]。古彩绿颜料是用氧化铜做着色剂，与汉绿釉和唐三彩中绿釉的成色机理相同。而传统古彩大绿颜料含铅量高，化学稳定性低，易产生铅析出、颜色消退现象；膨胀系数偏高，堆厚易开裂、剥离等缺陷[3-4]。本实验是在本课题组研制出的低铅古彩熔剂的基础上，系统研究了氧化铜含量、铅含量、碱金属含量、烧成温度及保温时间等因素对颜料性能的影响，并得出熔剂、色料、助熔剂之间的合适比例，以及相适应的烧成制度等工艺参数。研制出的低铅古彩大绿颜料可代替含铅高的传统古彩大绿颜料，有较好的应用前景。

1 实验

1.1 主要原料

课题组制备的稳定低膨胀低铅的低温熔剂、氧化铜等。

1.2 颜料制备工艺流程

将稳定低膨胀低铅的低温熔剂（其化学组成如表1）与氧化铜等充分混合细磨制成古彩大绿颜料，并与适量水调和后填涂在白瓷胎上烧制。其制备工艺流程如图1 所示。

图1 古彩大绿颜料制备流程图Fig.1 The preparation flow chart of ancient color green pigment

表1 低温熔剂的化学组成Tab.1 The chemical composition of low temperature frit

1.3 颜料烧制温度曲线

图2 烧制温度曲线Fig.2 The firing temperature curve

1.4 样品表征

采用SP-1000 型可见光分光光度计表征颜料样品的色度值；德国布鲁克AXS 有限公司生产的D8ADVANCE 型衍射仪（XRD）观察颜料物相。

2 结果与讨论

2.1 古彩大绿颜料物相的表征

古彩大绿颜料的XRD 图谱如图3。从图3 可以看出，其无明显的铜化物衍射峰存在。即主要为玻璃相，Cu2+离子游离于玻璃网络体之外为离子呈色[5]。

图3 古彩大绿颜料的XRD 图谱Fig.3 The XRD pattern of ancient color green pigment

2.2 氧化铜含量对呈色的影响

将氧化铜以4.4%、5.0%、5.6%、6.2%、6.8%的加入量与铅含量为22.5%的低温熔剂混合细磨制成古彩大绿颜料，并用适量水调和后填涂在白瓷胎上烧制。然后进行色度测试，观察色料量对呈色的影响，实验结果如图4 所示。

图4 色料量对绿度值的影响Fig.4 The effect of pigment content on greenness

从图4 可看到，随着色料量的增加，绿度值（–a*）随之逐渐减小。其中，色料加入量为5.0%时，绿度值（–a*）为21.28，与传统古彩大绿颜料的色度测试绿度值（–a*）21.66 很接近。从图5可看到，蓝度值（–b*）的变化随着色料量的增加，从–5.13 增加至 2.15。说明低温熔剂铅含量为22.5%时，随着氧化铜加入量的增加，由亮绿色向深沉的蓝绿色转移，这与低温熔剂的铅含量和碱金属含量有关。

图5 色料量对蓝度值的影响Fig.5 The effect of pigment content on blueness

2.3 铅含量对呈色的影响

将氧化铜的加入量固定为5.6%，改变低温熔剂的氧化铅加入量，做了5 组实验观察铅含量对呈色的影响。5 组实验的低温熔剂氧化铅含量分别为15%、17.5%、20.0%、22.5%、25.0%，实验结果如图6 所示。

图6 铅含量对绿度值的影响Fig.6 The effect of lead content on greenness

从图6 可看到，随着铅含量的增加，绿度值（–a*）随之逐渐增大。当铅含量为17.5%时，其绿度值与传统古彩大绿颜料的色度测试绿度值（–a*）21.66 很接近，为21.68。

2.4 Li2O 含量对颜料性能的影响

在古彩大绿颜料中，碱金属的引入量将直接影响到颜料性能。本实验将氧化铜加入量固定为5.6%、铅含量固定为17.5%，改变Li2O 的加入量。其分别为2.2%、2.5%、2.8%、3.1%、3.4%、3.7%、4.0%、4.3%，做了8 组实验来观察碱金属含量对颜料性能的影响，如表2。

表2 Li2O 含量对颜料表面性能的影响Tab.2 The effect of Li2O content on surface properties of pigments

从表2 可看出，Li2O 含量为2.8%—3.7%时，颜料呈色纯正，釉面质量状况良好。平整、光滑，无针孔、气泡、裂纹，光泽度都达到80 以上。Li2O含量在2.5%以下时，有针孔、气泡、橘釉以及边沿处缩釉现象出现。这是因为随着碱Li2O 含量的减少，熔剂的高温粘度、表面张力增大而导致的针孔、气泡、缩釉等现象。而当Li2O 含量为4.0%以上时，出现了针孔、小气泡、小裂纹。这是因为随着Li2O 含量的增加，熔剂的表面张力、高温粘度随之减小，而导致出现的针孔、小气泡现象。综上所述，当碱金属含量为3.7%时，呈色纯正，釉面质量良好，光泽度最高。

2.5 彩烤温度对颜料性能的影响

控制彩烤温度是制备彩瓷中的重要环节。对颜料彩烤后，表面质量、呈色、光泽度有着很大的影响。本实验分别在800 ℃、810 ℃、820 ℃、830 ℃、840 ℃、850 ℃、860 ℃、870 ℃下保温20min，其相关性能如表3 所示。由结果可知，彩烤温度在820 ℃及以下，釉面外观质量存在粗糙，釉面不平整等缺陷。但呈色、与釉面的适应性及光泽度均较好。彩烤温度在860 ℃及以上，釉面外观质量出现少量气泡和针孔，但呈色与釉面的适应性及光泽均较好。因此，彩烤温度在830 ℃—850 ℃之间，效果最佳。

表3 彩烤温度对颜料表面性能的影响Tab.3 The effects of baking temperature on surface properties of pigments

2.6 保温时间对颜料性能的影响

保温时间是制备彩瓷的关键步骤，对颜料性能产生较大的影响。固定温度为850 ℃，分别保温10 min、20 min、30 min、40 min。探讨彩烤保温时间对颜料性能的影响，结果见表4。从表4 可知，保温时间为20 min 最佳。保温时间过短，导致釉面不平整；保温时间过长，颜料出现针孔、气泡等缺陷，影响釉面光泽度。